Development of Algorithm for Estimating Seismic Damage of Buried Pipelines Using State-Vector Space on Road Surface Ground Failures

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本研究の目的は，上水道の配水管，及び，下水道の汚水管・雨水管等のライフライン末梢系地下埋設管路を対象として，埋設地点の道路路面に対する地震起因の地盤変状を画像データとして覚知した場合の埋設管路の損傷推定アルゴリズムを開発することである．研究パートAでは，地震起因の地盤変状で被災した埋設管路のデータベースを構築するとともに，道路路面に発生した地震起因の地盤変状の特徴を明らかにした．熊本地震発生後の道路路面の数百点に及ぶ被害モードを25枚の航空写真から同定し，道路路面の地震被害モードに関わる教師データを構築するともに，これらの輝度値の変化に着目することで，コントラスト(CNT)，分散(VAR)，歪度(SKW)，尖度(KRT)，エネルギー(EGY)，エントロピー(EPY)の6つの特徴量に基づくテクスチャ解析により，道路路面の地震被害モードの検出に有効な特徴量を定性的に明らかにした．同じく熊本地震で被災した上・下水道の末梢系埋設管路を対象として，地表面最大速度(PGV)並びに地表断層変位(U)の空間変動に対する埋設管路の被害率の特徴を明らかにし，PGVとUの2変量に対するフラジリティー特性を解明した．研究パートBでは，UAVや車両搭載カメラより取得する画像データより推定される道路路面の状態量から，地震で被災した後の管路－埋設地盤系の状態観測量を出力する識別子を創出することで，地震直後の地下埋設管路の損傷推定に関わる第1フェーズのアルゴリズムの開発を試みた．RTK-GNSS並びに高解像度コンパクトデジタルカメラを搭載したドローンを想定した実験装置を用いて地表の亀裂の空撮画像を取得した上で，空撮画像のステレオマッチングによる亀裂の深さ計測アルゴリズムを提案し，ミリメートルオーダの高さ方向解像度及び深さ5cmから15cmの亀裂に対してマイクロメートルオーダの亀裂の深さ計測精度を達成した．